A mágneses térről, a szolenoidokról és az elektromágnesekről
Az elektromos áram mágneses tere
A mágneses teret nem csak természetes vagy mesterséges hozták létre állandó mágnesek, hanem vezető is, ha elektromos áram halad át rajta. Ezért van kapcsolat a mágneses és az elektromos jelenségek között.
Nem nehéz megbizonyosodni arról, hogy mágneses mező képződik a vezeték körül, amelyen keresztül az áram folyik. Helyezzen egy egyenes vezetéket a mozgatható mágneses tű fölé vele párhuzamosan, és vezesse át rajta az elektromos áramot. A nyíl a vezetékre merőleges helyzetet vesz fel.
Milyen erők okozhatják a mágneses tű elfordulását? Nyilvánvalóan a vezeték körül létrejövő mágneses tér erőssége. Kapcsolja ki a készüléket, és a mágneses tű visszatér normál helyzetébe. Ez arra utal, hogy az áram kikapcsolásakor a vezeték mágneses tere is eltűnik.
Így a vezetéken áthaladó elektromos áram mágneses teret hoz létre. Alkalmazza a jobbkéz szabályt, hogy megtudja, hogy a mágneses tű melyik irányba fog elhajolni.Ha a jobb kezét a vezetékre helyezi tenyérrel lefelé úgy, hogy az áram iránya egybeessen az ujjak irányával, akkor a behajlított hüvelykujj megmutatja a vezeték alá helyezett mágnestű északi pólusának eltérítési irányát. . Ezzel a szabálysal és a nyíl polaritásának ismeretében meghatározhatja a vezetékben lévő áram irányát is.
Az egyenes vonalú huzal magmás mező koncentrikus körök alakú. Ha a jobb kezét a vezetékre helyezi tenyérrel lefelé úgy, hogy az ujjakból folyjon az áram, akkor a behajlított hüvelykujj a mágnestű északi pólusára mutat.Az ilyen mezőt körkörös mágneses térnek nevezzük.
A körmező erővonalainak iránya attól függ az elektromos áram irányai a vezetőben, és az úgynevezett gimbal-szabály határozza meg. Ha a gimbal mentálisan az áram irányába van csavarva, akkor fogantyújának forgásiránya egybeesik a mező mágneses erővonalainak irányával. Ezt a szabályt alkalmazva megtudhatja a vezetékben lévő áram irányát, ha ismeri az adott áram által létrehozott mező erővonalainak irányát.
Visszatérve a mágnestű-kísérlethez, meggyőződhet arról, hogy az északi végével mindig a mágneses erővonalak irányába kerüljön.
Így mágneses tér keletkezik egy egyenes vezeték körül, amelyen elektromos áram halad át. Koncentrikus kör alakú, és körkörös mágneses térnek nevezik.
Talp stb. Mágneses mágneses tér
Bármely vezeték körül mágneses tér keletkezik, annak formájától függetlenül, feltéve, hogy a vezetéken elektromos áram folyik át.
V elektrotechnikával foglalkozunk különböző típusú tekercsekszámos fordulatból áll.A vizsgált tekercs mágneses terének vizsgálatához először nézzük meg, milyen alakú az egyik fordulat mágneses tere.
Képzeljen el egy tekercs vastag huzalt, amely átmegy egy kartonlapon, és csatlakoztatva van egy áramforráshoz. Amikor elektromos áram halad át a tekercsen, a tekercs minden egyes része körül körkörös mágneses tér jön létre. A „gimbal” szabály szerint könnyen megállapítható, hogy a hurok belsejében lévő mágneses erővonalak azonos irányúak (felénk vagy tőlünk távolodva, attól függően, hogy a hurokban áramlik) és az egyik oldalról lépnek ki. Az ilyen tekercsek sorozata spirál formájában úgynevezett mágnestekercs (tekercs).
Mágneses mező keletkezik a mágnesszelep körül, amikor áram halad át rajta. Az egyes fordulatok mágneses mezőinek összeadásával érhető el, és alakja egy egyenes vonalú mágnes mágneses mezőjéhez hasonlít. A szolenoid mágneses erővonalai, mint egy egyenes mágnesnél, elhagyják a szolenoid egyik végét, és visszatérnek a másikhoz. A mágnesszelep belsejében ugyanaz az irány. Így a mágnesszelep végei polarizáltak. Az a vége, ahonnan az elektromos vezetékek kilépnek, a mágnesszelep északi pólusa, és a vége, ahonnan a vezetékek belépnek, a déli pólus.
A mágnespólusok a jobbkéz szabállyal határozhatók meg, de ehhez ismerni kell az áram irányát a fordulataiban. Ha a jobb kezét a mágnesszelepre helyezi tenyérrel lefelé úgy, hogy az ujjakból folyjon az áram, akkor a behajlított hüvelykujj a mágnesszelep északi pólusára fog mutatni... Ebből a szabályból az következik, hogy a mágnesszelep polaritása függ a benne folyó áram irányára.Ez a gyakorlatban könnyen ellenőrizhető úgy, hogy egy mágnestűt viszünk a mágnesszelep egyik pólusára, majd megváltoztatjuk az áram irányát a szolenoidban. A nyíl azonnal 180 ° -kal elfordul, vagyis azt mutatja, hogy a mágnesszelep pólusai megváltoztak.
A mágnesszelep képes meghúzni a tüdőt. Ha a szolenoid belsejébe egy acélrudat helyeznek, egy idő után a mágneses mező hatására a rúd mágnesezett lesz. Ezt a módszert használják a gyártásban állandó mágnesek.
Elektromágnesek
Elektromágnes egy tekercs (szolenoid), amelynek belsejében vasmag van elhelyezve. Az elektromágnesek alakja és mérete eltérő, de általános felépítésük mindegyiknek ugyanaz.
Az elektromágnes tekercsének kerete leggyakrabban préslemezből vagy rostból készül, és az elektromágnes rendeltetésétől függően különböző formájú. A keretre több rétegben egy rézszigetelt huzal van feltekerve - az elektromágnes tekercse. Különböző fordulatszámú, és különböző átmérőjű huzalból készül, az elektromágnes rendeltetésétől függően.
A tekercs szigetelésének mechanikai sérülésektől való védelme érdekében a tekercset egy vagy több réteg papírral vagy más szigetelőanyaggal borítják. A tekercs elejét és végét ki kell hozni, és a keretre rögzített kimeneti kapcsokhoz vagy a végén füles hajlékony vezetékekhez kell csatlakoztatni.
Az elektromágnes tekercsét lágy, lágyított vasból vagy vasötvözetből szilíciummal, nikkellel stb. Ebben a vasban van a legkevesebb maradék mágnesesség... A magok leggyakrabban vékony lemezekből készülnek, egymástól szigetelve.A mag alakja az elektromágnes rendeltetésétől függően eltérő lehet.
Ha egy elektromágnes tekercsén elektromos áram halad át, akkor a tekercs körül mágneses tér jön létre, amely mágnesezi a magot. Mivel a mag lágyvasból készült, azonnal mágneses lesz. Ha ezután kikapcsolja az áramot, a mag mágneses tulajdonságai is gyorsan eltűnnek, és megszűnik mágnes lenni. Az elektromágnes pólusait a mágnesszelephez hasonlóan a jobbkéz szabály határozza meg. Ha az elektromágnes tekercsében ésgmEat jelenlegi iránya, akkor az elektromágnes polaritása ennek megfelelően megváltozik.
Az elektromágnes hatása hasonló az állandó mágneséhez. A kettő között azonban nagy különbség van. Az állandó mágnes mindig mágneses, az elektromágnes pedig csak akkor, ha elektromos áram halad át a tekercsen.
Ezenkívül az állandó mágnes vonzási ereje változatlan, mivel az állandó mágnes mágneses fluxusa változatlan. Az elektromágnes vonzási ereje nem állandó.Ugyanannak az elektromágnesnek különböző gravitációja lehet. Bármely mágnes vonzási ereje a mágneses fluxusának nagyságától függ.
Az iszapelektromágnes vonzása, és így mágneses fluxusa az elektromágnes tekercsén áthaladó áram nagyságától függ. Minél nagyobb az áramerősség, annál nagyobb az elektromágnes vonzási ereje, és fordítva, minél kisebb az áram az elektromágnes tekercsében, annál kisebb erővel vonzza magához a mágneses testeket.
De a különböző kialakítású és méretű elektromágneseknél a vonzás erőssége nem csak a tekercsben lévő áram nagyságától függ.Ha például veszünk két azonos eszközű és méretű elektromágnest, de az egyiknek kevés tekercs van, a másiknak pedig sokkal nagyobb a száma, akkor könnyen belátható, hogy azonos áramerősségnél a vonóerő az utóbbi sokkal nagyobb lesz. Valójában minél több a tekercsek száma, annál nagyobb egy adott áram mellett a tekercs körül létrejövő mágneses tér, mivel az minden fordulat mágneses mezőiből áll. Ez azt jelenti, hogy az elektromágnes mágneses fluxusa és ennek megfelelően vonzási ereje annál nagyobb lesz, minél több a tekercs fordulatszáma.
Van egy másik ok, amely befolyásolja az elektromágnesek mágneses fluxusának nagyságát. Ez a mágneses áramkör minősége. A mágneses áramkör az az út, amelyen a mágneses fluxus bezárul. A mágneses áramkörnek van egy bizonyos mágneses ellenállása... A mágneses ellenállás annak a közegnek a mágneses áteresztőképességétől függ, amelyen a mágneses fluxus áthalad. Minél nagyobb ennek a közegnek a mágneses permeabilitása, annál kisebb a mágneses ellenállása.
Mivel a ferromágneses testek (vas, acél) mmágneses permeabilitása sokszorosa a levegő mágneses permeabilitásának, ezért kifizetődőbb az elektromágneseket úgy készíteni, hogy azok mágneses köre ne tartalmazzon légszakaszokat. Az áramerősség és az elektromágnes tekercsének fordulatszámának szorzatát magnetomotoros erőnek nevezzük... A magnetomotoros erőt az amper-fordulatok számával mérjük.
Például egy elektromágnes tekercsén 50 mA áram folyik át 1200 fordulattal. Egy ilyen elektromágnes mágneses hajtóereje 0,05 NS 1200 = 60 amper.
A magnetomotoros erő hatása hasonló az elektromotoros erő hatásához egy elektromos áramkörben. Ahogy az EMF az elektromos áram okozója, a magnetomotoros erő mágneses fluxust hoz létre az elektromágnesben. Ahogy az elektromos áramkörben, az EMF növekedésével az áram értéke nő, úgy a mágneses áramkörben a magnetomotoros erő növekedésével a mágneses fluxus növekszik.
Mágneses ellenállás hatása hasonló az elektromos áramkör ellenállásának hatásához. Ahogyan az elektromos áramkör ellenállásának növekedésével az áramerősség csökken, úgy a mágneses áramkörben a mágneses ellenállás növekedése a mágneses fluxus csökkenését okozza.
Az elektromágnes mágneses fluxusának a mágneses hajtóerőtől és mágneses ellenállásától való függése az Ohm-törvény képletéhez hasonló képlettel fejezhető ki: magnetomotoros erő = (mágneses fluxus / reluktancia)
A mágneses fluxus egyenlő a magnetomotoros erővel osztva a reluktanciával.
A tekercs fordulatszáma és az egyes elektromágnesek mágneses ellenállása állandó érték. Ezért egy adott elektromágnes mágneses fluxusa csak a tekercsen átfolyó áram változásával változik. Mivel az elektromágnes vonzási erejét a mágneses fluxusa határozza meg, az elektromágnes vonzási erejének növeléséhez (vagy csökkentéséhez) ennek megfelelően növelni (vagy csökkenteni) kell a tekercsében lévő áramot.
Polarizált elektromágnes
A polarizált elektromágnes az állandó mágnes és az elektromágnes összekapcsolása. Úgy van elrendezve.Az állandó mágnes pólusaihoz a lágyvas pólusok úgynevezett toldásai vannak rögzítve.Mindegyik pólus elektromágneses magként szolgál, erre egy tekercset helyeznek el. Mindkét tekercs sorba van kötve.
Mivel a pólushosszabbítások közvetlenül egy állandó mágnes pólusaihoz csatlakoznak, mágneses tulajdonságokkal rendelkeznek még akkor is, ha a tekercsekben nincs áram; ugyanakkor vonzási erejük változatlan, és egy állandó mágnes mágneses fluxusa határozza meg.
A polarizált elektromágnes működése az, hogy ahogy az áram átfolyik a tekercseken, a pólusainak vonzási ereje a tekercsekben áramló áram nagyságától és irányától függően nő vagy csökken. A polarizált elektromágnesnek ez a tulajdonsága a cselekvésen alapul elektromágneses polarizált relé és egyéb elektromos készülékek.
Mágneses tér hatása áramvezető vezetőre
Ha egy vezetéket mágneses térbe helyezünk úgy, hogy az merőleges legyen a térerővonalakra, és elektromos áram halad át a vezetéken, akkor a vezeték mozogni kezd, és a mágneses tér löki.
A mágneses tér és az elektromos áram kölcsönhatása következtében a vezető mozogni kezd, vagyis az elektromos energia mechanikai energiává alakul.
Az az erő, amellyel a vezetéket taszítja a mágneses tér, a mágnes mágneses fluxusának nagyságától, a vezetékben lévő áramtól és a vezeték azon részének hosszától függ, amelyet az erővonalak kereszteznek. Ennek az erőnek az iránya, vagyis a vezető mozgási iránya a vezetőben lévő áram irányától függ, és a bal oldali szabály határozza meg.
Ha úgy tartja a bal keze tenyerét, hogy a mágneses mező vonalai bejussanak, és a kinyújtott négy ujjat a vezetőben lévő áram irányába fordítják, akkor a hajlított hüvelykujj jelzi a vezető mozgásának irányát ... Ennek a szabálynak az alkalmazásakor ne feledje, hogy a mezővonalak a mágnes északi pólusától nyúlnak ki.